Как быстро заморозить воду в морозилке

Случилась особая ситуация. И Вам срочно нужен для каких-либо целей лед. Вода замерзает при температуре 0 градусов. На первый взгляд, сам вопрос покажется глупым. Ведь какое еще может быть решение этой задачи если не: взять контейнер с водой и положить в морозилку. Есть одно но. Вода будет очень долго замерзать из-за удельной теплоемкости. И Вам придется очень долго ждать необходимый лед.

Всем нам известно еще из школьной программы, что вода замерзает при температуре 0 градусов по шкале Цельсия. Что может быть проще получения льда? Достаточно поставить воду в морозильную камеру, через некоторое время вытащить  получившийся лед. Но вода долго остывает и процесс может затянуться. Рассмотрим вопрос как быстро заморозить воду?

Скорость, с которой замерзает вода, зависит от двух факторов. Первый из них – это площадь поверхности емкости, в которую налита вода, а второй – толщина слоя воды. Чем меньше площадь и больше толщина слоя, тем дольше замерзает вода и образовывается лед. И, естественно, наоборот. Значит, как вы понимаете, надо налить воду в мелкую и широкую посуду. Для этих целей подойдут так называемые пластиковые  контейнеры для получения льда в бытовых условиях. Налейте воду в такую емкость и поставьте в морозильник. Лед образуется гораздо быстрее, чем если бы вы поставили воду в пластмассовой  банке или стакане.

Процесс заморозки воды можно несколько ускорить, если использовать обычную поваренную соль. Надо налить воду в емкость для получения льда и поставить в морозильник. Когда вода начнет подмерзать , в каждую ячейку или отделение емкости бросьте по 1-2 крупинки соли, и вода, практически пресная, замерзнет быстрее, несмотря на то что соленая вода замерзает дольше. Странно, но это так. Кристаллы соли послужат так называемым началом кристаллизации воды, тогда как масса соли будет несущественна.

Можно заморозить воду и получить лед с помощью жидкого азота. Если у вас есть сосуд Дьюара, то процесс будет тоже не трудным и быстрым. Длинную металлическую емкость, типа пробирки надо наполнить водой и опустить в сосуд с жидким азотом. Обязательно пользоваться щипцами или зажимом. Надо внимательно следить, чтобы азот не залил емкость полностью. Через несколько минут достаньте емкость из сосуда, и как только стенки станут нагреваться, лед легко можно достать.

Для быстрого получения льда можно использовать химикаты. Некоторые из них при растворении поглощают большое количество тепла. Аммоний азотнокислый, или селитра аммиачная, — один из таких химикатов, используемый в сельском хозяйстве. Если вам нужен лед не для пищевых целей, то проще способа не придумать. Растворите селитру в емкости с водой, обязательно помешивая, и поставьте в морозильную камеру. Через несколько минут готовый лед можно вынимать из морозилки.

Физические свойства воды при заморозке в морозилке

Скорость заморозки воды определяет площадь поверхности теплообмена и толщина слоя воды. Чем шире будет слой, тем дольше будет замерзать вода, в соответствии и наоборот.

Наливайте воду в ту ёмкость, которая имеет большую площадь, наливайте так, чтобы толщина слоя воды оставалась маленькой.

Методы получения льда в морозилке

Существуют для таких целей ледницы. Это пластиковые маленькие емкости, которые разработаны для того, чтобы получать пищевой лед в домашних условиях без особых усилий. Вам необходимо просто поставить эту емкость в морозилку. Вода превратиться в лед значительно быстрее, чем если бы Вы использовали стакан.

Как еще можно ускорить процесс? Существуют некоторые секреты. Когда температура воды станет не далека от ноля градусов, просто киньте в емкость с водой пару крупинок поваренной соли. Некоторые люди могут не поверить в смысл такого действия, ведь по идее соленая вода замерзает дольше, чем пресная. Но не спешите огорчаться и не верить! Этот парадокс Вам только покажется. На самом деле, Вы же небольшое количество соли бросаете, потому вода остается пресной. А несколько крупинок просто помогут процессу кристализации.

Следующий секрет. Понадобится металлическая длинная тонкая пробирка. Наполните водой, опустите эту пробирку в сосуд Дьюара при помощи зажима или проволоки. Опускайте ее не полностью, а так, чтобы жидкий азот не залил. Спустя немного времени — доставайте. При нагревании стенок емкости — лед будет готов и его будет легко извлечь.

Секреты быстрого получения льда

И последний секрет для любителей разных химических процессов. Существует некое вещество под названием аммиачная селитра или же аммоний азотнокислый. Свойства этого химического средства растворяются, поглощая практически всё тепло. Это вещество, кстати, часто используется в качестве азотного удобрения в сельском хозяйстве.

Если Вам нужен лед не в пищевых целях, добавьте аммиачную селитру в емкость с водой и перемешайте всё. Потом поставьте емкость в морозильную камеру. Через пару минут лед будет готов.

При какой температуре вода замерзает в морозилке?

Казалось бы ответ очевиден. Ноль. Кто-то вспомнит, что морская вода замерзает при минус трех-четырех градусах ниже нуля по Цельсию. Потому что морская вода содержит соли и минералы, которые смещают границу замерзания. Так же, Вы уже наверняка в курсе, что ученные космического агенства NASA опубликовали отчет про найденную воду на Марсе, которая не замерзает при температуре планеты аж до минус 25 градусов ниже нуля по Цельсию. Конечно, водой данная субстанция называется очень условно, так как в этой жидкости химический состав может убить кого угодно. То есть, очевидно, что температура замерзания зависит от состава воды: чем больше посторонних молекул содержится в Н2О, тем меньше вода поддается процессу кристаллизации при низких температурах.

Однако, следующий научный ставит все с ног на голову — оказывается, если попытаться заморозить идеально чистую воду, без примесей, и главное — без частичек пыли (даже микроскопических), то такая вода сможет замерзнуть только при минус 43 градусов Цельсия! Это явление объясняется тем фактом, что кристаллам льда не за что «зацепиться» — нет центра кристаллизации.

И это еще не все! Воду можно охладить до низких температур (ниже на пару десятков градусов ниже нуля по Цельсию) минуя стадию кристаллизации в ее классическом виде. Данный эффект известен как «переохлаждение». Достигается данный эффект в тех случаях, когда очищенную воду в состоянии покоя и очень аккуратно поместить в морозилку на пару часов. Но стоит Вам достать такую воду и слега потрусить (или даже щелкнуть пальцем по бутылке) — вода моментально превратится в лед (хоть и звучит как фантастика).

Ну, и напоследок еще интересный факт о замерзании воды: горячая вода замерзает быстрее нежели холодная. Точного научного обоснования данного эффекта на сегодня нет (хоть он и был доказан в 1963 году), скорее всего это связано с тем, что молекулы воды, которые испаряются из горячей жидкости подвергаются моментальной заморозке (как менее плотная субстанция нежели сама вода) и образуют первичные центры кристаллизации и дальнейшего охлаждения всей оставшейся жидкости.

Пошаговая инструкция по заморозке воды в морозилке

Скорость замерзания воды зависит, во-первых, от площади поверхности теплообмена, а во-вторых, от толщины водного слоя: чем он больше, тем медленнее будет замерзать весь объем воды (и наоборот). Поэтому налейте воду в такие емкости, чтобы поверхность охлаждения была достаточно большой, а толщина водного слоя – маленькой. Можно использовать, например, ледницы — пластиковые подложки с небольшими и неглубокими емкостями, которые выпускают специально для этой цели – получение пищевого льда в домашних условиях. Поместите такую емкость с водой в морозильник. Лед образуется гораздо быстрее, чем в случае, если бы точно такое же количество воды было налито в пластиковый стакан, например.

Кроме того, можно ускорить замерзание воды следующим образом. Когда ее температура будет уже близка к 0, бросьте в каждую емкость одну- две крупинки поваренной соли. Казалось бы, парадокс, ведь известно, что соленая вода замерзает при более низкой температуре, чем пресная. Но этот парадокс лишь кажущийся: масса соли будет настолько ничтожной, что вода фактически останется пресной, а крупинки послужат своеобразными инициаторами кристаллизации.

Если у вас есть длинная тонкая емкость типа пробирки (только металлическая), можно очень быстро получить лед с помощью жидкого азота. Опустите эту емкость с водой (с помощью длинного зажима или проволоки) в сосуд Дьюара, разумеется, не полностью, чтобы жидкий азот не залил ее. Через некоторое время достаньте. Как только стенки емкости нагреются, лед легко можно будет извлечь.
Можно использовать для быстрого замерзания воды свойство некоторых химических веществ растворяться, поглощая большое количество тепла. Например, есть такое вещество – аммиачная селитра (аммоний азотнокислый). Оно широко используется в сельском хозяйстве как азотное удобрение. Если лед, который вы хотите получить, используется не в пищевых целях, добавьте аммиачную селитру непосредственно в емкость с охлажденной водой и растворите, перемешивая. Потом снова поставьте емкость в морозильник. Лед образуется через считанные минуты.

Эффект Мпембы при заморозке воды в морозилке

Эффект Мпембы (Парадокс Мпембы) — парадокс, который гласит, что горячая вода при некоторых условиях замерзает быстрее, чем холодная, хотя при этом она должна пройти температуру холодной воды в процессе замерзания. Данный парадокс является экспериментальным фактом, противоречащим обычным представлениям, согласно которым при одних и тех же условиях более нагретому телу для охлаждения до некоторой температуры требуется больше времени, чем менее нагретому телу для охлаждения до той же температуры.

Этот феномен замечали в своё время Аристотель, Френсис Бэкон и Рене Декарт, однако лишь в 1963 году танзанийский школьник Эрасто Мпемба установил, что горячая смесь мороженого замерзает быстрее, чем холодная.

Будучи учеником Магамбинской средней школы в Танзании Эрасто Мпемба делал практическую работу по поварскому делу. Ему нужно было изготовить самодельное мороженое — вскипятить молоко, растворить в нем сахар, охладить его до комнатной температуры, а затем поставить в холодильник для замерзания. По-видимому, Мпемба не был особо усердным учеником и промедлил с выполнением первой части задания. Опасаясь, что не успеет к концу урока, он поставил в холодильник еще горячее молоко. К его удивлению, оно замерзло даже раньше, чем молоко его товарищей, приготовленное по заданной технологии.

После этого Мпемба экспериментировал не только с молоком, но и с обычной водой. Во всяком случае, уже будучи учеником Мквавской средней школы он задал вопрос профессору Деннису Осборну из университетского колледжа в Дар-Эс-Саламе (приглашенному директором школы прочесть ученикам лекцию по физике) именно по поводу воды: «Если взять два одинаковых контейнера с равными объемами воды так, что в одном из них вода имеет температуру 35°С, а в другом — 100°С, и поставить их в морозилку, то во втором вода замерзнет быстрее. Почему?» Осборн заинтересовался этим вопросом и вскоре в 1969 году они вместе с Мпембой опубликовали результаты своих экспериментов в журнале «Physics Education». С тех пор обнаруженный ими эффект называется эффектом Мпембы .

До сих пор никто точно не знает, как объяснить этот странный эффект. У учёных нет единой версии, хотя существует много. Всё дело в разнице свойств горячей и холодной воды, но пока не понятно, какие именно свойства играют роль в этом случае: разница в переохлаждении, испарении, формировании льда, конвекции или воздействии разжиженных газов на воду при разных температурах.

Парадоксальность эффекта Мпембы в том, что время, в течение которого тело остывает до температуры окружающей среды, должно быть пропорционально разности температур этого тела и окружающей среды. Этот закон был установлен еще Ньютоном и с тех пор много раз подтверждался на практике. В данном же эффекте вода с температурой 100°С остывает до температуры 0°С быстрее, чем такое же количество воды с температурой 35°С.

Какая вода не замерзает при 0 градусов?

График замерзания горячей, холодной воды

Фото: замерзшая вода

Миникнига: 20 опытов и игр со льдом для занятий с детьми

Опыты и игры со льдом.pdf

Видео: Моментальная Заморозка Воды В Морозилке — 5 Невероятных Трюков

Видео: как превратить воду в лед за 5 секунду в морозилке